CC BY
37
st. kpt. mgr inz. Wojciech KLAPSA ml. bryg. mgr inz. Daniel MALOZI^C lic. Sylwester SUCHECKI
Zespol Laboratoriow Procesow Spalania i Wybuchowosci CNBOP-PIB
BADANIA REAKCJI NA OGIEN DLA KABLI ELKEKTRYCZNYCH - PRZEGL^D METOD BADAWCZYCH1
Reaction to fire tests on electric cables - Overview of testing methods
Streszczenie
W niniejszym artykule przedstawione zostaly podstawowe informacje na temat klasyfikacji reakcji na ogien kabli elek-trycznych oraz metody badawcze wykorzystywane do przeprowadzenia prawidlowego procesu klasyfikacyjnego. Opisane metody badawcze odpowiadaji warunkom pierwszej fazy rozwoju pozaru do momentu ewentualnego rozgorzenia oraz symukj warunki rzeczywistego pozaru. Przedstawione zostaly kryteria klasyfikacji wraz z dodatkow^ klasyfikacji ze wzgl^du na wydzielanie si§ dymu oraz kapi^cych kropli i/lub cz^steczek. Celem przedstawionych metod badawczych oraz uregulowan prawnych (w trakcie notyfikacji) jest zapewnienie jednolitego systemu klasyfikacji kabli elektrycznych na podstawie wynikow badan doswiadczalnych.
Summary
This paper presents some basic information on the reaction to fire classification of electric cables and testing methods used to perform a proper classification process. These methods represent the conditions of first phase of fire development up to possible flashover and also simulate real fire conditions. It shows the classification criteria with additional classification due to the emission of smoke and dropping droplets and/or particles. The aim of such testing methods and regulations (under notification) is to provide an classification uniform system of electric cables based on experimental results.
Slowa kluczowe: kable elektryczne, reakcja na ogien, klasyfikacja ogniowa kabli elektrycznych, euroklasy; Keywords: electric cables, reaction to fire, fire classification of electric cables, euroclasses;
Wlasciwosci pozarowe materialow i wyrobow bu-dowlanych stosowanych powszechnie w budownictwie odgrywaji bardzo duzy wplyw na zapewnienie bezpie-czenstwa ludziom, umozliwienie skutecznej ewakuacji oraz zmniejszenie pr^dkosci rozprzestrzeniania si§ pozaru. Pozar w budynku moze rozprzestrzeniac si§ roznymi drogami poprzez wykorzystanie wszystkich dost^pnych materialow palnych. Szybkosc rozwoju pozaru b^dzie zatem wymiernie wplywala na wielkosc powstalych strat materialnych oraz na zagrozenie dla przebywaj^cych osob w budynku. Nowoczesne budynki s^. coraz cz^sciej wypo-sazane w niezliczon^ ilosc rozwi^zan technicznych, wy-magaj^cych zapewnienia zasilania w energi§ elektryczn^ oraz komunikacji miedzy nimi. Do tego celu wykorzystu-je si§ kilometry kabli elektrycznych o zroznicowanych
1 Wklad autorow w powstanie artykulu: W. Klapsa - pomysl oraz napisanie cz^sci tekstu; D. Malozi^c - przegl^d literatu-ry oraz korekta; S. Suchecki - napisanie cz^sci materialu.
wlasciwosciach pozarowych. Dlatego tez wszelkie czyn-nosci odnosz^ce si§ do ochrony przeciwpozarowej nalezy traktowac powaznie, zarowno w fazie projektowania bu-dynku, jak rowniez na etapie doboru odpowiednich materialow wykonczeniowych.
W zakresie klasyfikacji reakcji na ogien dla kabli elektrycznych, obecnie obowi^zuje Decyzja Komisji Eu-ropejskiej 2006/751/WE [1] wykonuj^ca Dyrektyw? Rady 89/106/EWG, w ktorej przedstawiono kryteria klasyfikacji oraz metody badawcze. Aby spelnic wymog zawarty w tej decyzji, podj^te zostaly dzialania przez Komitet Technicz-ny CEN/TC 127 „Bezpieczenstwo pozarowe budynkow", zmierzaj^ce do opracowania projektu standardu europej-skiego okreslaj^cego zharmonizowane procedury klasyfikacji reakcji na ogien przewodow elektrycznych, tj. prEN 13501-6:2011(E) - Fire classification of construction products and building elements, Part 6: Classification using data from reaction to fire tests on electric cables. Na mocy Decyzji Komisji [1], ktorej wymagania zostaly nast^pnie
wdrozone do normy klasyfikacyjnej [2] stosowany jest system tzw. Euroklas, charakteryzjcy kable elektryczne pod wzgl^dem reakcji na ogien, jako klasy: Aca, B1ca, B2ca, Cca, Dca, Eca, Fca, wraz z kryteriami dodatkowymi uwzgl^dniaj^cymi wydzielanie dymu oraz wyst^powanie plon^cych kropli.
Zanim jednak Komisja Europejska podj^la decyzj§ dotycz^ wdrozenia odpowiedniej klasyfikacji opartej na Euroklasach dla kabli elektrycznych i w konsekwencji powstala ww. norma [2], powstal jej projekt, w ktörym zaproponowano odpowiednie badania reakcji na ogien
kabli elektrycznych. Dot^d nie istnialy w Europie metody badawcze pozwalaj^ce rozröznic kable o dobrych wlasci-wosciach odpornosci na ogien od tych o bardzo dobrych wlasciwosciach, uzywanych w instalacjach wysokiego ryzyka lub instalacjach, w ktörych stosuje si§ duze ilo-sci kabli na malej powierzchni (np. telekomunikacyjne). Wczesniej, badania byly oparte o metody badawcze opi-sane w normach z serii PN-EN 60332, przy czym cz^sc 1 [3] oraz 2 [4] dotyczyla badan pojedynczego przewodu natomiast cz^sc 3 [5] odnosila si§ do wi^zek kabli. Kry-teria klasyfikacji przyj^te w tych metodach badawczych
Tabela 1.
Klasy reakcji na ogien dla kabli elektrycznych wedlug prEN 13501-6:2011 [2]
Table 1.
Classes of reaction-to-fire for electric cables according to prEN 13501-6:2011 [2]
Klasa Class Metody badania Testing method(s) Kryteria klasyfikacji Classification criteria Klasyfikacja dodatkowa Additional classification
Aca EN ISO 1716 PCS < 2,0 MJ/kg (1) -
B1ca EN 50399 (30 kW zrödlo ognia) i FS < 1.75 m i THR1200s < 10 MJ i Maksymalne HRR < 20 kW i FIGRA < 120 Ws-1 Produkcja dymu (2,5) i plon^ce kropel-ki/cz^steczki (3) oraz kwasowosc (4,s)
EN 60332-1-2 H < 425 mm
B2ca EN 50399 (20,5 kW zrödlo ognia) i FS < 1.5 m i THR12qqs < 15 MJ i Maksymalne HRR < 30 kW i FIGRA < 150 Ws-1 Produkcja dymu (2,6) i plon^ce kropel-ki/cz^steczki (3) oraz kwasowosc (4,s)
EN 60332-1-2 H < 425 mm
C EN 50399 (20,5 kW zrödlo ognia) i FS < 2,0 m i THR12QQs < 30 MJ i Maksymalne HRR < 60 kW i FIGRA < 300 Ws-1 Produkcja dymu (2,6) i plon^ce kropel-ki/cz^steczki (3) oraz kwasowosc (4,s)
H < 425 mm
Dca EN 50399 (20,5 kW zrödlo ognia) i THR12QQs < 70 MJ i Maksymalne HRR < 400 kW i FIGRA < 1300 Ws-1 Produkcja dymu (2,6) i plon^ce kropel-ki/cz^steczki (3) oraz kwasowosc (4,s)
EN 60332-1-2 H < 425 mm
Eca EN 60332-1-2 H < 425 mm -
F ca Odpornosc nieokreslona
(1) Dla wyrobu jako calosci, z wyl^czeniem materialöw metalicznych, oraz dla wszelkich jego komponentöw zewn^trznych (np. oslon). (2) s1 = TSP1200 < 50 m2 and Peak SPR < 0.25 m2/s s1a = s1 oraz przepuszczalnosc zgodna z EN 61034-2 > 80% s1b = s1 oraz przepuszczalnosc zgodna z EN 61034-2 > 60% < 80% s2 = TSP1200 < 400 m2 oraz maksymalne SPR < 1.5 m2/s s3 = ani s1 ani s2 (3) d0 = bez plon^cych kropelek/cz^steczek 1200 s; d1 = bez plon^cych kropelek/cz^steczek utrzymuj^cych si^ dluzej niz 10 s w ci^gu 1200 s; d2 = ani d0 ani d1. (4) EN 50267-2-3: a1 = przewodnosc < 2.5 pS/mm oraz pH > 4,3; a2 = przewodnosc < 10 pS/mm oraz pH > 4.3; a3 = ani a1 ani a2. Brak deklaracji = odpornosc nieokreslona (5) Klasa dymu okreslona dla klasy kabli B1ca musi zostac okreslona na podstawie EN 50399 (30 kW zrödla ognia) (6) Klasa dymu okreslona dla klasy kabli B2ca, Cca, Dca musi zostac okreslona na podstawie EN 50399 (20,5 kW zrödla ognia)
nie odzwierciedlaj^ w pelni reakcji kabli elektrycznych na ogien. Podjçte zostaly zatem odpowiednie dzialania ma-j^ce na celu opracowanie metod badawczych pozwalaj^-cych na zastosowanie klasyfikacji opartej na Euroklasach, któr^. z powodzeniem stosowano juz dla innych materia-lów i wyrobów budowlanych.
W ramach miçdzynarodowego projektu badawczego zawi^zane zostalo konsorcjum naukowe pod nazw^ FIPEC, tzn. Fire Perfomiance of Electric Cables [6], w sklad którego weszly takie osrodki badawcze jak Interscience Communications Ltd. (UK), Centro Elettrotecnico Speri-mentale Italiano (IT), Sveriges Provnings - och Forskning-sinstitut (SE) oraz Institut Scientifique de Service Public (BE). W ramach przedmiotowego projektu badawczego przeprowadzono prawie 2000 eksperymentów. Scenariu-sze do testów w skali rzeczywistej (tzw. „real-scale") oraz w pelnej skali (tzw. „full-scale") oparte byly o wytyczne zawarte w nonnie PN-EN 60332-3 [5]. W gradniu 1999r. sporz^dzono syntetyczny raport z prowadzonych badan [6], w którym przedstawione zostaly wyniki oraz opisane metody badawcze. Celem tego projektu badawczego bylo:
• opracowanie lub doskonalenie metod badawczych dla kabli elektrycznych wykorzystywanych w istnie-j^cych standardach IEC;
• opracowanie lub dostosowanie badania z wykorzy-staniem kalorymetru stozkowego w odniesieniu do badan w malej skali;
• opracowanie zaleznosci numerycznych do modelo-wania rozprzestrzeniania siç ognia po kablach elektrycznych, bazuj^c na wynikach otrzymanych z testów w malej skali;
• opracowanie podstawowych modeli obliczeniowych opisuj^cych propagacjç ognia po kablach elektrycz-nych w warunkach rzeczywistych dla kluczowych konstrukcji, opartych na wynikach testów w malej skali;
• badanie przydatnosci opracowanych modeli poprzez porównanie wyników z obliczen z wynikami otrzymanych pozarów rzeczywistych.
Badania doswiadczalne opieraly siç na czterech wa-riantach skali badan, pocz^wszy od próbek malych mate-rialów do instalacji kablowych w rzeczywistej skali. Wa-rianty badawcze to:
• test w rzeczywistej skali, wykonany na odwzorowa-nej instalacji kabli elektrycznych;
• standardowy test w pelnej skali, przeprowadzony na korytkach kablowych (w oparciu o normç IEC 60332-3 [5]);
• test w malej skali dla kabli, wykonany w kaloryme-trze stozkowym;
• test w malej skali dla materialów, wykonany w kalo-rymetrze stozkowym.
Przeprowadzonych zostalo prawie 70 testów w rzeczy-wistej skali, 225 w pelnej skali i ponad 1500 testów w stoz-ku kalorymetrycznym. W tym celu zbudowane zostaly sta-
nowiska badawcze odzwierciedlaj^ce rzeczywiste warunki instalacji kablowych w budynkach. Testy w skali rzeczywistej byly punktem odniesienia do pozostalych testów. Dla testów w pelnej skali zastosowano elementy z normy PN-EN 60332-3 [5]. Aparatura stosowana w tym standardzie pozwala na pomiar wydzielanego ciepla oraz szybkosci emisji dymu. Te dwa parametry stanowi^. podstawç w oce-nie rozwoju pozaru po kablach elektrycznych.
Ryc. 1. Przyklad stanowiska do badan w skali rzeczywistej w ulozeniu poziomym i pionowym kabli [3] Fig. 1. Example of horizontal and vertical real-scale test [3]
W projekcie FIPEC opracowano metody badan w pelnej skali oparte o normç IEC 60332-3 [5]. Prace te pokaza-ly, ze opracowane procedury daji wysoki powtarzalnosc i odtwarzalnosc wynikow, a same rezultaty prowadzonych testow okreslaji dobr^ zbieznosc z wynikami badan w rze-czywistej skali, zarowno w wariancie ustawienia kabli w poziomie, jak i w pionie. Jednoznacznie wykazano, ze najwiçkszy wplyw na wyniki ma sposob ulozenia bada-nych kabli, a opracowana metoda jest satysfakcjomjca do poziomego ulozenia kabli, jak rowniez pionowego.
Na bazie doswiadczen FIPEC opracowano pro-jekty normowych badan reakcji na ogien dla kabli elektrycznych. W oparciu o metodç FIPEC20 scenariusz 1, opracowano normç EN 50399-2-1:2003, natomiast dla FIPEC20 scenariusz 2, normç EN 50399-2-2:2003. Scenariusz 1 dotyczyl badania wi^zek kabli w poziomie, natomiast scenariusz 2 dotyczyl badania wi^zek kabli w pionie. Oba scenariusze zakladaji najgorsze warunki tj. obudowa wi^zek kablowych ze wszystkich stron.
Dalsze badania prowadzone nad klasyfikacji w zakre-sie reakcji na ogien kabli elektrycznych oraz jej wl^cze-niem do wymagan Dyrektywy o Wyrobach Budowlanych (CPD) doprowadzily do wydania wspomnianej na wstçpie Decyzji Komisji [1], natomiast metoda badawcza zostala w konsekwencji wdrozona do nowego standardu PN-EN 50399:2011 [7].
Metody badawcze wykorzystywane do okreslania klas reakcji na ogien dla kabli elektrycznych, oparto na sy-mulacji warunkow rozwoju pozaru w budynku np. szach-tach instalacyjnych. Warunki w dobranych testach maji za zadanie odzwierciedlac rzeczywiste warunki pozaru. Pod-
czas pozaru w zamkni?tym pomieszczeniu, mozna wyróz-nic nast?puj^ce cztery glówne etapy jego rozwoju, tj.: zai-nicjowanie pozaru, etap rozwoju pozaru, etap rozgorzenia oraz wygaszanie. Te etapy maj^. odniesienie w poszcze-gólnych etapach spalania i rozprzestrzeniania si? plomieni na powierzchni materialu budowlanego w okreslonych warunkach badawczych.
Podczas testowego spalania próbki mozna zaobser-wowac wszystkie fazy przebiegu pozaru, ze szczególnym uwzgl?dnieniem trzech pierwszych, czyli:
• etap pierwszy - zapocz^tkowanie pozaru poprzez przylozenie plomienia z palnika testowego do po-wierzchni próbki,
• etap drugi - odpowiadaj^cy scenariuszowi rozwoju pozaru mog^cego doprowadzic do wyst^pienia zja-wiska rozgorzenia rozumianego, jako moment przej-scia do pozaru rozwini?tego,
• etap trzeci - pozar w pelni rozwini?ty. W momencie tym, nast?puje szybkie zuzywanie tlenu, czyli inten-sywne zmniejszanie jego st?zenia w atmosferze, co ostatecznie doprowadza do zmniejszenia szybkosci procesu spalania,
• etap czwarty - w którym obserwuje si? zmniejszenie powstawania produktów spalania. Towarzyszy temu zmniejszenie szybkosci wydzielania ciepla i obniza-j^ca si? temperatura pozaru.
Duze znaczenie ma tu wlasciwy dobór zródla inicjacji spalania, które zostalo dobrane w taki sposób, aby w po-cz^tkowych fazach rozwoju pozaru zaostrzyc warunki spalania. Taki sposób badania pozwala na ocen? materialu pod wzgl?dem pozarowym we wczesnych stadiach rozwoju pozaru. Badanajest zdolnosc materialu do zaplonu oraz dalszy proces rozprzestrzeniania plomienia. W dalszej kolejnosci intensywnosc i zasi?g plomienia, wydzielanie ciepla juz od drugiego etapu przebiegu pozaru i emisja wytwarzaj^cego si? dymu oraz wyst^pienie plon^cych kropli. Plon^ce kro-ple i cz^steczki w warunkach rzeczywistego pozaru wply-waj^. na szybsze rozprzestrzenianie si? plomienia.
Na podstawie prPN-EN 13501-6 [2], klasy reakcji na ogien dla kabli elektrycznych, bada si? zgodnie z nast?pu-j^cymi normami:
• W celu uzyskania klasy Aca: PN-EN ISO 1716 [8].
• W celu uzyskania klasy B1ca: PN-EN 60332-1-2 [4].
W przypadku pozytywnej próby w ww. badaniu prze-prowadza si? badanie wedlug PN-EN 50399 [7]. W celu ustalenia dodatkowej klasyfikacji stosuje si? norm? PN-EN 61034-2 [9] oraz PN-EN 50267-2-3 [10].
• W celu uzyskania klas B2ca, Cca, Dca: PN-EN 60332-1-2 [4]
W przypadku pozytywnej próby w ww. badaniu przeprowadza si? badanie wg PN-EN 50399 [7] z zasto-sowaniem zródla plomienia 20,5 kW oraz dla okreslenia dodatkowej klasyfikacji PN-EN 61034-2 [9] i PN-EN 50267-2-3 [10].
• W celu uzyskania klasy Eca:
PN-EN 60332-1-2
Wedlug standardu PN-EN ISO 1716 [8] badania wy-konywane s^. dla wyrobow praktycznie niepalnych np. wy-konanych z materialow ceramicznych. Badanie to pozwala okreslac cieplo spalania wyrobow i materialow budowla-nych. Aby uzyskac wiarygodne wyniki nalezy przeprowa-dzic badanie w warunkach calkowitego spalania probki. W metodzie tej okresla si§ dwie wartosci ciepla spalania, tj. cieplo spalania brutto (QPCS) dla danego materialu oraz cieplo spalania netto (QPCI), ktore przelicza si§ przy wy-korzystaniu tej metody. Pod poj^ciem ciepla spalania (cieplo spalania brutto) jest rozumiana ilosc energii cieplnej wydzielaj^cej si§ podczas calkowitego spalenia jednostki masy materialu, wyrazonej w MJ/kg. Cieplo spalania netto, inaczej nazywane wartosci^. opalow^. jest rozumiane, jako ilosc ciepla wydzielaj^cego si§ podczas calkowitego spalenia jednostki masy paliwa. Cieplo spalania brutto przy sta-lym cisnieniu oblicza si§ z nast^puj^cej zaleznosci:
QPCSi =
E ■ (Tm - T + Ci) - bt
m,
gdzie:
QPCSi - cieplo spalania brutto wyznaczone dla i-tej próbki[MJ/kg],
E - równowaznik wodny kalorymetru, bomby, ich wypo-sazenia i wody wprowadzonej do bomby [MJ/kg], Ti - temperatura pocz^tkowa w [K], Tm - temperatura maksymalna w [K], Ci - poprawka temperatury dla i-tej badanej próbki, bi - poprawka uwzgl?dniaj^ca cieplo spalania „paliw" uzywanych w badaniach, na pzryklad drutu zapalaj^cego [MJ],
mj - masa „paliwa" [kg].
Na to stanowisko badawcze sklada si? przede wszyst-kim termostat wodny, uklad kalorymetryczny z bomb^. kalorymetryczny oraz komputerowy uklad pomiaru i reje-strowania temperatury. Proces spalania niewielkiej ilosci próbki jest przeprowadzany w bombie kalorymetrycznej, wstawianej do wn?trza naczynia kalorymetrycznego na-pelnionego wody destylowany. Zaplon realizowany jest poprzez iskr? elektryczny, "przeskakujycy" przez drucik oporowy, podlyczony do elektrod i jednoczesnie przepro-wadzony przez próbk?. Po zainicjowaniu reakcji, proces spalania zachodzi coraz intensywniej, co objawia si? wzro-stem temperatury w naczyniu kalorymetrycznym, a tym samym emisja na zewnytrz wydzielajycego si? ciepla az do osi^gni?cia maksimum temperatury reakcji w obszarze przeprowadzanego procesu. Oznacza to, ze etap samego procesu spalania dobiegl konca. Ostatecznie cieplo spala-nia jest obliczane na podstawie bilansu cieplnego pomi?-dzy cieplem emitowanym z naczynia kalorymetrycznego, a cieplem przyjmowanym przez plaszcz kalorymetryczny. W metodzie tej jest wazny zarówno pomiar i rejestracja temperatury w naczyniu kalorymetrycznym, jak i w ze-wn?trznym plaszczu wodnym.
1. Mieszadlo /Stiner
2. Bondzr kaloeymetryczna / Heat ef aombustion
3. Plaszcz wodny / Water jacket
u Nrczwnie kelorymeleyczfe / Caiocimairic veesel
5. Termometry / Thermometers
6. Driity zaplonowe / Ignition wires
7. Pokrywa plaszcza / Cover jacket
Rye. 2 Schemat stanowiska badawczego wedlug PN-EN ISO 1716 [8] Fig. 2 A scheme of testing apparatus according to PN-EN ISO 1716 [8]
Wedlug standardu PN-EN 60332-1-2 [4] badania przeprowadza si§ dla pojedynczego izolowanego prze-wodu lub kabla o dlugosci 600±25 mm. Probka powinna bye kondyejonowana w temperaturze 23±5oC przez 16 h przy wilgotnosci 50±20 %. A pa ratur<? do badania opisano w PN-EN 6033Z-1-1 [0]. Zrodlo erEonu stazowi nsSirZZ propanowy wedlug wymagan PNsEN tEC 6d6y5-tf-f [11], zasilany propanem technicznym o czystosci 95%. Stanowisko to sk/ade sie z oslonymetalowrj owysokoocz 1200 mm, szerokosci 30/nzn i gl]bokdsci 450 mm, ot-wartej tylko z przomlo.
Probk§ nalezy nz^zocowac aodwicypc^;^Sc^n^/^c^3 uchwytow za pomoc;( drutu miedzianego, odleglosc mip-dzy kraw^dziami uchwytow powinna wynosic 550±5mm. Dolny koniec probki powinien znajdowac si§ w odleglosci ok. 50 mm od podstawy obudowy. Palnik nalezy tak usta-wic aby wierzcholek wewn^trznego niebieskiego stozka dotykal powierzehni probki w odleglosci 475 ± 5 mm od
dolnej kraw^dzi gornego poziomego uchwytu, a sam palnik powinien bye ustawiony pod kytem 450±20 do pio-nowej osinrebke Czas^^lo^me pec>bki zdezn0 jee/ zd srectaico probki.Wbzaaniu tym dokonnjker§ ponEam wysokosci H zniszczenia (zw^glenia) probki.
W standwrdzie PN-EN 5Z tbi [7] okresZono apAniuro i metoad bad5wczedo oceny pkmowegorozprzestrzenia-nia si§ plomienia, wydzielania ciepla, wytwarzania dymu orazpows1awamzplbn;acych[cbp[i/cbystek z [t/nowo zamonZowanychnnezekzczewcdow ikablieleZtazcznykh lub swrntlowyWyovyk0, 70 olzrnslonych waruibekc0. fila potrzeb niniejszej normy tennin „przewody elektrycz-ne" dotyczy wszystkich przewodow 0 izolacji nalozonej na metalowy zyl§ i sluzycych do przesylania energii lub sygnalow.
Gazy palne s;( zbierane w zbiorniku powyzej komo-ry badawczej i przesylane systemem wyci^gowym, ktory umozliwia pomiar ilosci wydzielonego ciepla i wytworzo-
Ryc. 3 StanowiskobaelawczewedlugPNcEN 60l325le2:2s0d \rekooznstywane
wWNBnkagId a]
Fig. 3 Testing apparatus according to PN-EN 60332-1 -2:2010 esed in CNBOP-PIB [4]
nego dymu. Podano procedury do badan kwalifikacyjnych typu kabli i przewodów dla klasyfikacji w Euroklasach: Blca, B2ca, Cca oraz Dca. Instalacja kabli na drabince probierczej i przeplyw powietrza przez komorç badawczy sy zgodne z wymaganiami Decyzji Komisji 2006/751/EC, której odzwierciedleniem sy wymagania zawarte w niniej-szej normie. Aparatura opisana w niniejszej normie powin-na byc zgodna z aparatury opisany EN 60332-3-10 [5].
Komora badawcza powinna miec szerokosc 1000±100 mm, glçbokosc 2000±100 mm oraz wysokosc 4000±l00 mm. Podloga komory powinna byc powyzej gruntu, na której jest posadowiona. W podlodze komory powinien znajdowac siç wlot powietrza o wymiarach S00±20 mm x 400±l0 mm, usytuowany w odleglosci 150±10 mm od przedniej sciany. Drabina ze stali do mocowania wiyzki kabli ma szerokosc 500±5 mm lub S00±10 mm i jest od-dalona od tylnej sciany komory o 150±10 mm, a dolny szczebel drabiny od podlogi jest w odleglosci 400±5 mm. Zródlem zaplonu powinien byc palnik zasilany propanem technicznym o czystosci 95 %. Palnik zawiera 242 otwory
0 srednicy 1,32 mm w odleglosci 3,2 mm od srodków ot-worów. Otwory sy ustawione w trzech rzçdach po Sl, S0
1 Sl otworów tworzyc tablicç 257 x 4,5 mm. Palnik powinien byc ustawiony w odleglosci 75±5 mm od powierzch-ni próbki i 600±5 mm nad podlogy oraz znajdowac siç pomiçdzy dwoma szczebelkami drabiny.
Fig. 4 Stand for testing according to PN-EN 50399 [12]
Pr^dkosc wlotu powietrza do komory wynosi 8000±400 l/min. Wlot powietrza powinien odbywac si§ przez skrzynk^ zamontowany bezposrednio pod komory o wymiarach zblizonych do otworu wlotowego. Gl^bo-kosc skrzynki wynosi 150±10 mm. Powietrze do skrzyn-ki powinno byc doprowadzone za pomocy prostokytnego kanalu o wymiarach 300±10 mm x 80±5 mm i dlugosci min. 800 mm. Nad wylotem powietrza z komory badaw-czej nalezy umiescic okap o minimalnej dlugosci 1,5 m
i szerokosci 1 m. Odleglosc podstawy wyciygu do komory wynosi od 200 mm do 400 mm. Wydajnosc wyciygu powinna wynosic 1 m3/s, przy normalnym cisnieniu i temperaturze 250C. W przypadku kabli silnie dymiycych lub wydzielajycych toksyczne gazy, wydajnosc mozna zwiçkszyc do 1,5 m3/s. Nad okapem znajduje siç komora umozliwiajyca polyczenie z kanalem wentylacyjnym.
Srednica D kanalu wentylacyjnego miesci siç w prze-dziale 250-400 mm. Dlugosc kanalu wynosi min 12 x D tak, aby ustalony przeplyw powietrza byl w punkcie pomiaru. Na koncu kanalu powinien byc umieszczony wentylator
0 min. wydajnosci 1,5 m3/s. Na stanowisku badawczym nalezy dokonywac pomiaru nastçpujycych parametrów:
• zuzycie tlenu;
• produkcja CO2;
• przeplyw w kanale wylotowym;
• produkcja dymu.
Aparatura pomiarowa powinna byc zamontowana w kanale wentylacyjnym, zgodnie z Rysunkiem 5. Badanie powinno byc wykonywane przy temperaturze otocze-nia komory 5-400C. Próbki powinny byc kondycjonowane w 20±100C przez 16 godzin. Warunki montazu i mocowa-nia zostaly scisle okreslone i uzaleznione od srednicy kabla oraz klasy, dla której przeprowadzane jest badanie. Ilosc kabli w wiyzce dobiera siç wedlug specjalnych wzorów. Zródlo zaplonu przy badaniu klas (B2ca, Cca, Dca) wynosi HRR=20,5 kW. Dodatkowo, przy badaniu kabli aspirujy-cych do klasy Blca nalezy na tylnej stronie korytka do pro-wadzenia kabli nalezy zamontowac niepalny plytç z krze-mianu wapnia o gçstosci S70±50 kg/m3 oraz grubosci ll±2 mm oraz zastosowac zródlo zaplonu o HRR=30 kW.
Zgodnie z PN-EN 61034-2:2010 [9] badania przepro-wadza siç w komorze badawczej o objçtosci 27 m3 (3x3x3 m) i dokonuje siç pomiaru gçstosci dymu powstajycego podczas spalania przewodów elektrycznych. Pomiar gç-stosci dymu zostal wyrazony jako minimalna wartosc transmisji swiatla. Kondycjonowane próbki o dlugosci
1 m przez 16 godzin w temperaturze 230C poddaje siç spaleniu. Do badania dobiera siç odpowiedniy liczbç odcinków przewodu uzalezniony od srednicy zewnçtrz-nej przewodu. Przewody o srednicy mniejszej niz 5 mm i wiçkszej niz 1 mm uklada siç w wiyzki. Liczba wiyzek jest zalezna od srednicy zewnçtrznej i oblicza siç jy na podstawie podanego w normie wzoru. poszczególne próbki lub ich wiyzki nalezy zwiyzac razem w odleglosci 300 mm od obu konców i przymocowac do podstawy drutem. Tak przygotowane próbki uklada siç poziomo, jedna obok drugiej nad srodkiem korytka, tak aby odleglosc miçdzy dolny powierzchniy próbki a dnem korytka wynosila 150 mm. Przed rozpoczçciem badania temperatura w komorze powinna wynosic 25±5 0C. Badanie trwa do momentu gdy nie obserwuje siç zmniejszenia transmisji swiatla po 5 min od zgasniçcia ognia lub po 40 min od poczytku pró-by. W przypadku przewodów o srednicy nie wiçkszej niz S0 mm, najmniejszy transmitancjç swiatla nalezy przyjyc
15 16
1 - komora okapu / chamber hood, 2 - okap / hood,3 - kanal wentylacyjny / duct, 4 - sonda dwukierunkowa / bi-directional sensor, 5 - sonda probiercza / probe sensor, 6 - sprz^t pomiaru wydzielania dymu / smoke production measurement equipment, 7 - l^cznik / connector, 8 - wentylator wyci^gowy / exhaust fan, 9 - wylot dymu / Smoke outlet, 10 - drabinka / Ladder, 11 - komora testowa / a test chamber, 12 - probka testowa / the test sample,13 - drzwi / door,, 14 - zrodlo zaplonu / - a source of ignition, 15 - kanal dolotowy powietrza / Air intake channel, 16 - skrzynka powietrza doprowadza-nego / Supply air box, 17 - przetwornik cisnienia / pressure transducer, 18 - kanal probierczy gazu / Test the gas channel, 19 - analizator / analyzer O2 i CO2
Ryc. 5. Schemat ukladu badawczego wg PN-EN 50399 [7] Fig. 5. General arrangement of testing apparatus according to 50399 [7]
za transmitancji swiatla badanego przewodu. W przypad-ku srednicy wi^kszej niz 80 mm nalezy wynik pomnozye przez wspolczynnik D/80 (D- srednica przewodu).
Aparatura badawcza zostala opisana w PN-EN 610341 [17]. W sklad stanowiska badawczego przedstawionego na ryc. 6, wchodz^:
komora o obj^tosci 27 m3 (3m x 3m x 3m);
• system do pomiaru transmitancji ustawiony tak aby dokonae pomiaru w linii srodkowej komory na wy-sokosci 215 cm;
zrodlo ognia w postaci metalowego korytka o wymia-rach: dno 21 x 11 cm, gora 24 x 14 cm i wysokosci 8 cm wypelnionego 1 dm3 95% alkoholu;
• dwa stojaki do zamontowania probek o wymiarach: szerokose 25 cm, wysokose 25 cm i gl^bokose 6 cm;
• system wentylacji do odprowadzenia spalin po wyko-nanej probie.
W trakcie badania metalowe korytka powinno bye ustawione na wysokosci 10 cm tak aby zapewnie swo-bodny przeplyw powietrza pod spodem korytka, nato-miast probki powinny bye ulozone rownolegle do osi pomiaru transmitancji. Sposob ulozenia probek zostal zilustrowany na ryc. 7.
Ryc. 6 Stanowisko badawcze wg PN-EN 61034-1 [18] Fig. 6 Stand for testing according to PN-EN 61034-1 [18]
Z.
c x w,
c =
1 - stojak / stand
2- metalowe korytko / metal tray
3 - prôbka / the sample
4 - sciana tylna / rear wall 5- podloga / floor
Ryc. 7. Sposôb ulozenia prôbki do badan wg PN-EN 61034 [9]
Fig. 7. How to place the test sample according to EN 61034 [9]
Metoda badawcza zgodna z PN-EN 50267-2-3 [13] polega na okresleniu kwasowosci gazôw powstalych podczas spalania, poprzez wyznaczenie sredniej wazonej pH i konduktywnosci dla poszczegôlnych materialôw, z ktô-rych wykonany jest przewôd, kabel elektryczny lub swiat-lowodowy. Gazy spalinowe z reprezentatywnych prôbek materialôw zbierane sy w dwu kolbach z wody destylo-wany lub demineralizowany o pojemnosci ok. 450 ml kazda. Prôbkç wygrzewa siç w temperaturze nie nizszej niz 9350C przez 30 min. Nastçpnie, zawartosc obu kolb zlewa siç do jednej kolby i uzupelnia wody do objçtosci 1000 ml. Wartosc pH i konduktywnosc okresla siç odpo-wiednio pehametrem z dokladnosciy do ±0,02 oraz kon-duktometrem o zakresie od 10-2-102 ^S/mm. Dla kazdego materialu wykonuje siç trzy prôby oraz oblicza wartosc sredniy. Nastçpnie oblicza siç wartosci wazone dla kabla lub przewodu stosujyc odpowiednie wzory:
pH'=log
10
Z.
w,
Z (w )
AV1 0x/
Z
gdzie c jest konduktywnosciy kazdego niemetalowego materialu, i.
Prôbkç do badan stanowi 1000 mg kazdego materialu pobranego z reprezentatywnego odcinka kondycjonowane-go wczesniej przez co najmniej 16 godzin w temperaturze 23 0C i wilgotnosci wzglçdnej 50%. Aparatura badawcza zostala opisana w PN-EN 50267-1 [14]. W sklad stanowi-ska badawczego przedstawionego na ryc. 8, wchodzy:
• piec rurowy, ktôrego efektywna dlugosc strefy grza-nia wynosi 500-600 mm i srednica wewnçtrzna 4060 mm z regulacjy temperatury grzania;
• rura ze szkla kwarcowego o srednicy wewnçtrznej 32-45 mm, ktôra wystaje od strony wejsciowej pieca na dlugosci 60-200 mm i od strony wyjsciowej 60100 mm;
• lôdeczki do spalan z porcelany (szkla kwarcowego lub steatytu) o wymiarach (dl x sz x gl) 45-100 x 1230 x 5-10 mm;
• dwie pluczki laboratoryjne w ktôrych srednica rurki wewnçtrznej na koncu powinna miec najwyzej 5 mm i byc zanurzona na dlugosci 100-120 mm, a w pierw-szej znajduje siç mieszadlo magnetyczne.
Dodatkowo nalezy zapewnic ww. przeplyw powietrza za pomocy sprçzonego powietrza z butli, sprçzarki lub za-sysanego przez pompç dobierajyc odpowiedni zestaw.
gdzie x jest wartosciy pH kazdego niemetalowego mate-rialu, i;
1 - powietrze syntetyczne / synthetic air 2 - reduktor / reducer 3 - przeplywomierz / flowmeter 4 - zawor iglicowy / needle valve 5 - termopara / thermocouple 6 - przyrz^d do wprowadzania lodeczki do spalan z probk^. / device for boats entering the combustion of a sample of 7 - rura ze szkla kwarcowego / quartz glass tube 8 - piec / furnace 9 - lodeczka do spalan zawieraj^-cych probk^ / Combustion little boat containing the sample of 10 - pluczki laboratoryjne / Laboratory scrubber 11, 12 - mie-szadlo magnetyczne / magnetic stirrer
Ryc. 8. Aparatura badawcza wg PN-EN 50267-1 [14] Fig. 8. Testing apparatus according to PN-EN 50267-1 [14]
Literatura
1. Decyzja Komisji z dnia 27 pazdziernika 2006 r. zmieniajyca decyzjç Komisji 2000/147/WE wykonu-jycy dyrektywç Rady 89/106/EWG w odniesieniu do klasyfikacji odpornosci wyrobôw budowlanych na dzialanie ognia (2006/751/WE);
2. prEN 13501-6:2011 (E) Fire classification of construction products and building elements - Part 6: Classification using data from reaction to fire tests on electric cables;
3. Seria PN-EN 60332-1:2010 Badania palnosci kabli i przewodow elektrycznych oraz swiatlowodowych -Sprawdzanie odpornosci pojedynczego izolowanego przewodu lub kabla na pionowe rozprzestrzenianie siç plomienia;
4. Seria PN-EN 60332-2:2010 Badania palnosci kabli i przewodow elektrycznych oraz swiatlowodowych
- Sprawdzanie odpornosci pojedynczego cienkiego izolowanego przewodu lub kabla na pionowe roz-przestrzenianie siç plomienia;
5. Seria PN-EN 60332-3:2009 Badania palnosci kabli i przewodow elektrycznych oraz swiatlowodowych
- Sprawdzenie odpornosci na pionowe rozprzestrzenianie siç plomienia wzdluz pionowo zamontowa-nych wi^zek kabli lub przewodow;
6. Synthesis Report, Fire Performance of Electric Cables - new test methods and measurement techniques (contract no. SMT4-CT96-2059), FIPEC Consortium, Grudzien 1999;
7. PN-EN 50399:2011 Wspolne metody badania palnosci przewodow i kabli - Pomiar wydzielania ciepla i wytwarzania dymu przez kable podczas sprawdza-nia rozprzestrzeniania siç plomienia - Aparatura pro-biercza, procedury, wyniki;
8. EN ISO 1716:2010 Badania reakcji na ogien wyrobow
- Okreslanie ciepla spalania (wartosci kalorycznej);
9. [9] PN-EN 61034-2:2010 Pomiar gçstosci dymow wydzielanych przez palace siç przewody lub kable w okreslonych warunkach - Czçsc 2: Metoda badania i wymagania
10. PN-EN 50267-2-3:2001 Wspolne metody bada-
nia palnosci przewodow i kabli - Badanie gazow powstalych podczas spalania materialow pobranych z przewodow i z kabli - Czçsc 2-3: Metody -Okreslanie kwasowosci gazow przez wyznaczanie sredniej wazonej pH i konduktywnosci
11. PN-EN 60695-11-2:2006 Badanie zagrozenia
ogniowego - Czçsc 11-2: Plomienie probiercze -Znamionowy plomien probierczy mieszankowy 1 kW - Urz^dzenia, uklad do proby sprawdzaj^cej i wytyczne;
12. http://www.fire-testing.com/en-50399;
13. PN-EN 50267-2-3:2001 Wspolne metody bada-
nia palnosci przewodow i kabli - Badanie gazow
powstalych podczas spalania materialow pobranych z przewodow i z kabli - Czçsc 2-3: Metody -Okreslanie kwasowosci gazow przez wyznaczanie sredniej wazonej pH i konduktywnosci;
14. PN-EN 50267-1:2001 Wspolne metody bada-
nia palnosci przewodow i kabli - Badanie gazow powstalych podczas spalania materialow pobranych z przewodow i z kabli - Czçsc 1: Aparatura;
15. Maloziçc D., Koniuch A., Reakcja na ogien. Metody
badan i kryteria klasyfikacji, Bezpieczenstwo i Technika Pozarnicza 01/10;
16. Sundström B., Axelsson J., Van Hees P., A proposal for fire testing and classification of cables for use In Europe, 19 czerwca 2003;
17. PN-EN 61034-1:2010 Pomiar gçstosci dymow
wydzielanych przez palace siç przewody lub kable w okreslonych warunkach - Czçsc 1: Aparatura;
18. http://www.fire-testing.com/3-metre-cube.
st. kpt. mgr inz. Wojciech Klapsa
w 2004 r. ukonczyl studia w Szkole Glownej Sluzby Po-zarniczej w Warszawie. W 2006 r. uzyskal dyplom inz. chemii w Wojskowej Akademii Technicznej w Warszawie. Obecnie pelni sluzbç w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpozarowej Panstwowym Instytucie Ba-dawczym w Jozefowie w Zespole Laboratoriow Procesow Spalania i Wybuchowosci. Oficer PSP.
ml. bryg. mgr inz. Daniel Maloziçc
w 1999r. ukonczyl studia w Szkole Glownej Sluzby Pozar-niczej w Warszawie. Obecnie pelni funkcjç zastçpcy kie-rownika Zespolu Laboratoriow Procesow Spalania i Wybuchowosci w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpozarowej Panstwowym Instytucie Badawczym w Jozefowie. Specjalnosc - badania w zakresie reakcji na ogien wyrobow budowlanych. Oficer PSP.
lic. Sylwester Suchecki
w 2010 r. ukonczyl studia w Wyzszej Szkole Gospo-darki Euroregionalnej na Wydziale Nauk Spolecznych w Jozefowie i uzyskal dyplom licencjata. Obecnie pracuje w Centrum Naukowo-Badawczym Ochrony Przeciwpozarowej Panstwowym Instytucie Badawczym w Jozefowie w Zespole Laboratoriow Procesow Spalania i Wybuchowosci jako mlodszy specjalista.
